Quy trình kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào thực vật trên hệ thống ngập chìm tạm thời Plantima

1. Giới thiệu 

                      Hình ảnh 1 : Nuôi cấy mô sâm ngọc linh thành công đàu tiên tại Việt Nam

    Ngày nay, việc nghiên cứu cải thiện các quy trình nhân giống thực vật nhất là cây hoa cảnh, cây dược liệu  trong ống nghiệm rất được quan tâm bởi nhiều nhà khoa học trên khắp thế giới. Ðể ứng dụng của hệ thống vi nhân giống thông thường trên môi trường thạch vào quy mô công nghiệp nhằm giảm tỷ lệ nhiễm bệnh, giảm chi phí giá thành...

    Ở Việt Nam, hoa lan là một trong những sản phẩm đặc thù của ngành nông nghiệp đô thị, góp phần tích cực làm cho chất lượng môi trường sống ngày càng trong lành hơn, mỹ quan hơn. Việc sản xuất, cung cấp giống và phát triển nghề trồng lan là một đòi hỏi bức thiết, một nhu cầu thiết thực trong sản xuất nông nghiệp ở thành phố hiện nay và tương lai thế giới. Tại Trung Tâm Nghiên cứu và Phát triển Nông nghiệp công nghệ cao cũng đang là nơi cung cấp với số lượng lớn các giống cây lan con nuôi cấy mô và hoa cắt cành cho thị trường. Vườn lan tại Trung tâm hiện có các giống lan nuôi cấy mô như: lan Mokara, lan Dendrobium, lan Hồ điệp và các giống lan rừng đặc hữu của Việt Nam. Các giống lan đang ngày càng được mở rộng về quy mô.

Hình ảnh 2 : Chai nuôi cấy mô thương phẩm hoa lan sau khi nuôi cấy bằng hệ thố Plantima 

   Để nâng cao chất lượng cũng như số lượng cây giống thì các giải pháp kỹ thuật cũng được đặt lên hàng đầu nhằm hạ giá thành cây giống. Có nhiều phương pháp nhân giống in vitro như: nuôi cấy trên môi trường thạch, nuôi cấy trên môi trường lỏng, nuôi cấy ngập chìm tạm thời.

         Hình ảnh 3 : Triễn lãm bộ nuôi cấy ngập chìm Plantima ở Hà Nội và Hồ Chí Minh

       

Trong đó, hệ thống nuôi cấy ngập chìm tạm thời (TIS) không những tận dụng được các ưu điểm của nuôi cấy lỏng và nuôi cấy trên thạch mà còn hạn chế được nhược điểm của hai hệ thống nuôi cấy trên. Hệ thống nuôi cấy ngập chìm tạm thời có tác động tích cực lên tất cả các giai đoạn từ nhân nhanh chồi cho tới phát sinh phôi soma trên nhiều đối tượng cây trồng khác nhau. Sự sinh trưởng và hệ số nhân nhanh chồi của cây được nuôi cấy trong hệ thống ngập chìm tạm thời luôn cao hơn so với những cây nuôi cấy trong hệ thống thông thường trên môi trường rắn hay trong những hệ thống bioreactor thông thường. Cây tái sinh và phôi soma thu được trong hệ thống này có chất lượng tốt hơn. Cây có nguồn gốc từ hệ thống nuôi cấy ngập chìm tạm thời có tỷ lệ sống sót cao, sinh trưởng khỏe mạnh trong quá trình thuần hoá ngoài vườn ươm. Có thể nói hệ thống nuôi cấy ngập chìm tạm thời đã kết hợp thành công những ưu điểm của hệ thống nuôi cấy rắn thoáng khí và hệ thống nuôi cấy lỏng giúp cây tránh được những hiện tượng bất lợi do sự thiếu thông thoáng của môi trường lỏng ngập liên tục hay trong hệ thống kín trên môi trường rắn, giúp gia tăng sự hấp thu chất dinh dưỡng.

     Chu kỳ và tần số ngập chìm là những chỉ số chủ yếu ảnh hưởng đến sự phát triển của mẫu cấy cũng như toàn bộ quy trình nhân giống. Khi những chỉ số này được tối ưu hóa, sản lượng sẽ được gia tăng, quá trình kiểm soát sự phát sinh hình thái tốt hơn và còn có khả năng hạn chế tối đa hiện tượng thủy tinh thể. Ðây là ưu điểm lớn nhất của hệ thống TIS so với hệ thống bioreactor thông thường.

     Hệ thống TIS tiết kiệm được công lao động và không gian phòng nuôi cấy và giảm được chi phí sản xuất. Các quá trình nhân nhanh phôi soma, tái sinh nhiều chồi, tạo củ bi có khả năng được tối ưu hoá trên nhiều đối tượng cây trồng từ đó giảm được chi phí sản xuất một cách đáng kể.

2. Nguyên tắc vận hành và cấu trúc cơ bản hệ thống

                        Hình ảnh 4  : Nuôi cấy thành công của bộ nuôi cấy ngập chìm Plantima            

- Bình nuôi cấy thường bằng nhựa polycarbonate hay thủy tinhDựa theo nguyên tắc và nguyên lý để tạo ra hệ thống ngập chìm tạm thời, nhiều nhà khoa học đã thiết kế và tạo ra các hệ thống ngập khác nhau, tùy vào mục đích nuôi cấy khác nhau.Sau đây là ba biến thể khác nhau đã được phát triển và bán rộng rãi trên thị trường, đó là hệ thống Plantima.

Pha 1: mô không ngập trong môi trường,

Pha 2: hiện tượng ngập được hoạt hóa, các van mở ra cho khí đi qua các màng lọc đẩy môi trường lỏng lên ngập mô cấy,

Pha 3: sự trao đổi khí trong hệ thống Plantima,

Pha 4: chu kỳ kết thúc, các van đóng lại và môi trường lỏng rút xuống ngăn bên dưới.Hệ thống Plantima. Một bình chứa 1 L gồm có hai phần, phần trên chứa mẫu cấy và phần dưới chứa môi trường. Một áp suất vượt mức tác động vào môi trường lỏng chứa trong phần dưới và đẩy chúng dâng lên ngăn chứa mẫu cấy. Mẫu cấy được ngập chìm trong môi trường lỏng lâu hay mau tùy theothời gian áp suất vượt mức được duy trì. Trong suốt thời gian ngập, không khí được sục vào trong môi 

3 .Hiệu quả kinh tế, kỹ thuật
Quy trình nhân nhanh cụm chồi trên hệ thống TIS có hệ số nhân cao giúp giảm chi phí sản xuất, rút ngắn được thời gian nuôi cấy còn 2-4 tuần (thay vì 5-6 tuần). Phương pháp này cho phép sản xuất một lượng lớn cây con trong thời gian ngắn để cung cấp cho thị trường.

4. Tác động môi trường
Không sử dụng hóa chất độc hại trong quy trình sản xuất cây giống. Khi đem cây ra trồng không sử dụng hóa chất và không có rác thải như phương pháp truyền thống nên không gây tác động môi trường.

5. Hiệu quả xã hội
Quy trình giúp cung cấp cây giống khỏe có chất lượng và số lượng lớn cho người nông dân, đồng thời giúp đưa một lượng cây giống hoa mới có giá trị cho thị trường, làm đa dạng cây hoa kiểng tại Việt Nam.